Неметаллические подшипники скольжения. Кожаный, войлочный, велюровый самодельный подшипник. Сделать своими руками. Самостоятельно, самому. Опыт Деревянные подшипники

Главный вал лодки проекта 636 вращается не по металлическим подшипникам, а по... деревянным втулкам, изготовленным из особо прочного дерева бакаут.

Бакаут - ценная древесина деревьев рода Guaiacum. Эта древесина использовалась раньше там, где были крайне важны её прочность, вес и твёрдость. Все виды этого рода внесены в настоящее время в Приложение II CITES как потенциально находящиеся под угрозой виды. Бакаут получают главным образом из Guaiacum officinale и Guaiacum sanctum, и тот и другой - небольшие медленно растущие деревья.

В английском и других европейских языках для обозначения этой древесины часто используется словосочетание lignum vitae, что значит на латинском языке «дерево жизни», и происходит от её медицинского применения: смола дерева использовалась для лечения целого ряда болезней от кашля до артрита; стружки можно использовать для заваривания чая. Другие названия palo santo (исп. святое дерево), greenheart (англ. зелёное сердце) и железное дерево (одно из многих).

Это твёрдая, плотная и устойчивая древесина, самая тяжёлая из продаваемых на рынке, легко тонет в воде. Плотность древесины колеблется от 1,1 до 1,4 грамма на кубический сантиметр. Твёрдость бакаута по шкале Янка, которая измеряет твёрдость древесины, составляет 4500 (для сравнения: гикори - 1820, красный дуб - 1290, сосна - 1225). Ядровая древесина зелёного цвета с красными и чёрными разводами, от чего и пошло английское обиходное название greenheart. В кораблестроении, при изготовлении дорогой мебели и художественных работах по дереву термин greenheart используется для обозначения зелёной сердцевины дерева Chlorocardium rodiei.

Часовщик Джон Гаррисон использовал бакаут для самых нагруженных деталей своих часов, полностью изготовленных из дерева, так как эта древесина выделяет естественную смазку в виде невысыхающего масла.

По той же причине эту древесину широко использовали для колёсных втулок и подшипников, например, для подшипников гребных валов. Согласно данным сайта San Francisco Maritime National Park Association, подшипники корабельного винта подводной лодки USS Pampanito (SS-383), принимавшей участие во Второй мировой войне, были собраны из этой древесины. Подшипники турбин гидроэлектростанции Коновинго (Conowingo) на реке Саскуэханна также были сделаны из этой древесины.

Одна из самых высоких отдельно стоящих деревянных христианских церквей в мире построена из древесины бакаута - Собор святого Георгия в Джорджтауне, Гайана.

На подводной лодке проекта 636 "Варшавянка", главный вал вращается по деревянным направляющим из этого дерева. Естественная смазка выделяемая деревом позволяет использовать данную технологию в течении 20 лет

Наборный древесно-полимерный подшипник скольжения

дерева в такой установке делается вдвое плотнее, втрое прочнее, вчетверо тверже!

Есть и другой интересный вариант машины для пропитки и прессования древесины (см. рис.). Для снижения сил трения здесь по периметру входного отверстия канала установлены вращающиеся ролики, ось которых перпендикулярна действию сил трения.

Конечно, трудно представить, что «деревяшка» может заменить подшипник со стальными закаленными шариками, катящимися по точно отшлифованной беговой дорожке. Но это действительно так. Возьмем, например, конвейеры, транспортирующие руду, формовочную землю, отходы литейного производства - словом, весьма абразивные сыпучие материалы. Они смешиваются с производственной пылью, смазочным маслом, парами технологических жидкостей и образуют «пасту», опасней которой для подшипников качения, этих аристократов машиностроения, и быть ничего не может. Такая абразивная паста проникает даже через уплотнения подшипниковых узлов и словно наждаком истирает беговые канавки подшипников, а то и вовсе, став твердой и монолитной, заклинивает шарики. Не менее двух-трех раз в год приходится останавливать ленточные транспортеры и заменять ролики. А вот деревянные подшипники, как показали испытания, выдерживают здесь без замены год - полтора. Да и сам ролик, оснащенный ими, обходится на 3-4 рубля дешевле, поскольку металла в нем на несколько килограммов меньше. А роликов-то, по подсчетам машиностроителей, нужно в год 5 млн. штук - только для замены!

Еще большую выгоду дают крупногабаритные деревянные подшипники - те, в которых, например, вращаются шнеки диаметром с вагонное колесо, транспортирующие цемент на бетонных заводах. Нагрузки на подшипники столь велики, а цемент так абразивен, что металлические подшипники скольжения приходится заменять через каждые два-

три месяца, останавливая производство. А деревянные подшипники и здесь стоят более года!

Вдвое дольше металлических служат деревянные подшипники в аппаратах для изготовления искусственного волокна, хотя и «купаются» в горячих щелочах и кислотах. Модифицированная древесина с этими врагами металлов просто не реагирует.

Технология и оборудование, разработанные в Институте механики металло-полимерных систем, позволяют получать уплотненную модифицированную древесину не только для подшипникоа Втулки вспомогательных механизмов прокатных станов, фланцы, крышки, рычаги, шкивы металлорежущих станков, детали шахтных вагонеток и подъемно-транспортных машин, детали и узлы электропогрузчиков, силосоуборочных комбайнов, шпа-лоподбивочных машин и вагонов метро - вот далеко не полный список машиностроительных деталей из дерева.

В строительстве дерево тоже, казалось бы, сдавало свои позиции. Кирпич, железобетон, алюминий - что им противопоставить? Но в последнее время появились изобретения, разработки, позволяющие иначе, куда более оптимистично оценивать перспективы дерева и в этой области.

Вдумаемся, почти половину всей заготовленной древесины мы тратим на ремонт, реставрацию и замену растрескавшихся от солнца, разбухших от воды, разъеденных насекомыми и просто сгнивших деревянных конструкций и сооружений. Четверть всей заготовленной за год древесины идет на детали окон и дверей, плинтусов, трибун стадионов, садовых скамеек, дачных домиков. Мы их красим, нередко покрываем лаками, но проходит время и выбрасываем на свалку наш лес, наш труд. Иное дело древесина, обработанная по способу, предложенному московскими изобретателями. В дно ванны с расплавленным оловом вмонтирован вертикальный патрубок, через который подают сжатый воздух. Верхний срез патрубка находится чуть ниже уровня расплава, поэтому на поверхности возникает волна, которая и омывает обрабатываемые деревянные детали. Горячая волна делает поверхность древесины абсолютно гладкой, выявляет текстуру. Температура расплавленного металла почти 232°С, а древесина не обугливается, поскольку процесс идет без доступа воздуха, зато приобретает декоративные, антисептические и другие полезные свойства. Быстро проходит через волну заготовка - получается золотистой, со средней скоростью - коричневой, медленно - черной, как мореный дуб. Обычные строительные детали - плинтусы, оконные рамы, подоконники - приобретают в этой купели сумму новых ценных качеств.

В Белорусском технологическом институте разработали технологию, по которой можно всего за минуту сделать из свежеспиленного дуба - мореный! На дно стальной формы кладут лист

светлого дубового шпона, промазывают его смолой, насыпают слой березовых опилок, накрывают все это вторым листом шпона и, наконец, отполированным листом из нержавеющей стали. Форму ставят под пресс и нагревают до 200"С. При давлении в 200-250 атм березовые опилки «пускают сок». Часть сока проникает через зазоры между стенками и крышкой формы, застывая, герметизирует ее и превращает в своеобразный химический реактор, где идет гидролиз опилок, образуются сахара, выделяются уксусная, щавелевая и другие кислоты, фурфурол. В присутствии кислот образуется связующая смола, скрепляющая опилки в монолитную, прочную и твердую плиту, облицованную дубовым шпоном. Одновременно с этим процессом идет диффузия продуктов гидролиза и в дубовые облицовки, и они темнеют. Примерно через минуту из формы вытаскивают мореный дуб, не менее красивый и прочный, чем пролежавший в воде, как это положено, больше века.

А вот гигантский гиперболоид градирни - деревянного сооружения для охлаждения отработанной воды на тепловых электростанциях. Трех лет не проработал этот деревянный небоскреб, но уже потерял треть своей массы. Горячая вода вымыла из древесины смолистые и минеральные вещества. Еще год-два, и придется остановить градирню на ремонт, потратить сотни кубометров первосортного леса... Или - сорокамет-

Конструкция установки для уплотнения и модификации древесины в ультразвуковом поле: 1 - кожух, 2 - заготовка в зоне контурного уплотнения, 3 - магни-тострикционные пластины, 4 - резиновые прокладки, 5 - волновод, 6 - зона пропитки.

Книга название: Неметаллические подшипники скольжения
Издание: Москва, \"Машиностроение\"

Год печати: 1949
Кол-во страниц: 119
Формат: Djvu

Неметаллические подшипники известны с давних времен. Деревянные подшипники, смазываемые водой и другими смазочным\" материалами, применялись в течение многих столетий. С развитием металлургии и машиностроения требования к прочности, форме, размерам деталей машин возросли. В большинстве случаев деревянные подшипники заменялись металлическими. Однако в некоторых механизмах, например, в прокатных станах, пароходных двигателях и других машинах, в которых желательно или неизбежно было использование в качестве смазки воды, твердые породы дерева (бакаут и др.) успешно конкурировали с металлами. С начала тридцатых годов нашего столетия стали применять подшипники, изготовленные из искусственных смол в соединении с различными органическими и неорганическими материалами, т. е. из так называемых пластических масс, или пластиков, которые в определенной стадии изготовления обладают пластическими свойствами. Этими свойствами обладают также металлы. Однако подшипниковые пластики могут быть в пластичном состояний только один раз, и после отвердевания вернуть их в это состояние невозможно. Металлы же способны к многократному пластичному состоянию. Таким образом, термин \"пластмасса\", или \"пластик\", не отражает в полной мере отличительные черты этого материала. Однако он использован в настоящей книге ввиду отсутствия другого принятого термина.

Древесные пластики впервые стали применяться в качестве-подшипникового материала в Советском Союзе. Советские ниже-1 неры Матвеев и Галай еще задолго до войны неопровержимо доказали на опыте эксплуатации подшипников из этого материала-в разных машинах техническую и экономическую целесообразность их применения. Подшипники из пластмасс отличаются упругими и противоза-дирными свойствами, присущими лучшим породам твердого дерева, и подобно металлам обладают высокой прочностью, плотностью и хорошей обрабатываемостью, позволяющей получатк гладкие поверхности трения. Преимущество подшипников из пластических масс заключается в том, что они отлично работают в условиях высоких нагрузок при смазывании водой. Вода может служить смазкой и для подшипников из других материалов, если условия работы подшипника допускают образование жидкостной пленки. Однако вязкость воды настолько мала по сравнению с вязкостью смазочных масел, что в большинстве случаев при трении металла о металл жидкостная пленка при смазывании водой не образуется и происходит граничное трение. При этом работа подшипника зависит в основном от качества поверхностей трения. Применение водяной смазки для стали и бронзы или для другой пары металлов при повышенных нагрузках ведет к заеданию и разрушению поверхностей трения.

Перечисленные свойства способствовали широкому использованию пластиков для изготовления подшипников скольжения в различных областях машиностроения (прокатные станы и пр.). При определенных условиях подшипники из пластмасс служат е 6 раз дольше подшипников из твердых пород дерева (бакаут) и в 10 раз дольше бронзовых и потребляют при этом значительно меньше мощности, благодаря резкому уменьшению коэфициента трения. Успешный опыт применения неметаллических подшипников в прокатных станах, гидравлических турбинах, гидротехническом оборудовании дает основание предполагать, что они после проведения соответствующих научно-исследовательских работ найдут применение и в других областях машиностроения, например, в краностроении, дорожном, строительном, сельскохозяйственном, транспортном, текстильном, химическом, пищевом машиностроении, а также в станкостроении.

Наряду с существенными преимуществами технического порядка внедрение подшипников из пластических масс дает ряд экономических выгод и в первую очередь экономию энергии, увеличение производительности и сокращение простоев оборудования, снижение стоимости ремонта, экономию цветных металлов и минеральных смазочных материалов. Необходимо, однако, подчеркнуть, что ряд вопросов, связанных с применением неметаллических подшипников, требует дальнейшего всестороннего изучения. Теоретические исследования вопросов трения в подшипниках из oпластмасс пока еще не дали законченных, пригодных для практического применения расчетных данных. Нет еще ясного предста-вления о явлениях, происходящих на поверхности трения подшипников из пластмасс вследствие взаимодействия смазкн, протекающей через подшипник, и смазки, поглощенной пластмассой, и это создает особые трудности при анализе. Для выяснения явлений, связанных с работой неметаллических подшипников и эффективного использования преимуществ в различных областях машиностроения и приборостроения необходимо провести ряд экспериментальных исследований.

Здравствуйте Господа 3dшники!
Прошу не судить меня строго за мой первый пост, так как последние мои рукописи - это письма домой из армии,так что писатель из меня никакой.
Что сподвигло на написание? Да просто хотел озвучить свои мысли вслух, посоветоваться и посовещаться.
Может подобное решение и обсуждалось, если честно я не нашел, будьте добры, ткните пальцем.
Как и многих здесь присутствующих, путь 3d_printа для меня начался с Rep-Strap.
Сколхозил худо-бедный принтер и ваяю.. для себя, для друзей, некоторые вещи даже покупали.
Ну да ладно.... не об этом.
Во общем проблема как и у многих с линейными подшипниками и направляющими.
Направляющих..... ПОЛНО. Работаю ИТ-специалистом, так что струйников через меня прошло "немало".
Жаль только, что диаметр у всех разный и нестандартный: 9.5мм, 10.5мм и тд... 8мм-осей попалось штук 6-8.
Купил направляющие из нержавейки диаметрами 8мм, 10мм, 12мм. и соответственные ЛП.
Вроде как то все работает, только то люфты, то борозды на осях образуются....
Раньше каретки катались на капролоновых втулках, которые иногда подклинивали...
Соглашусь, что кое-где виной было моё рукожопство, и вообще первый блин комом).
Сейчас проектирую H-Bot и голова греется... какие взять направляющие.... чтобы не борозд, не люфтов, не клинов.
А также чтобы сейчас, и безвозмездно, (те ДАДОМ)(с)Сова), и чтоб печаталось быстро, качественно, красиво!)
Оси и ЛП.... - нахлебался...
Оси и капролоновые втулки... - знакомый токарь уехал из города
Рельсы... - по отзывам, смотря на какого продавана напорешься.
Каретки на подшипниках качения...-получилось громоздко, гремит, грохочет, опять же мое рукожопство.
Пробовал печатать втулки из тримерной лески - межслойное сцепление слабое, и вообще так и не научился печатать леской.
Видел, продается для печати хороший нейлон, но думаю пока рано на таком принтере браться за "Виллиама, нашего Шекспира" (с).
О втулках из ABS мнения тоже расходятся.
......................................................
Вчера уснуть не мог, нашел на Yuotube видео где один парень показывал.... короче вот видео: Повторюсь: может подобное решение и обсуждалось, если честно я не нашел, будьте добры, ткните пальцем.
Но оно мне понравилось и я решил с ним поэкспериментировать.
В видео парень использовал тефлоновые трубки.
Моя мысль была проще - совместить ABS и Neylon в "линейном подшипнике-втулке".
Из ABS напечатать обойму, а шариками-роликами там будут кусочки триммерной лески.
На пальцах не объясню, покажу во FreeCade.
Мысль первая:

И тут Остапа понесло. А если во так:
Мысль вторая:

или вот так:

Вообщем фантазировать можно много.
Сегодня пятница, а принтер на работе. Вот что сегодня успел воплотить:

Казалось бы, в этой области механики трудно придумать что-нибудь новое: в узлах трения машин и приборов испокон веку применяются подшипники двух основных видов - шариковые или роликовые (качения) и втулочные или вкладышевые (скольжения). Не только устройство, но и материалы их традиционны: сталь, баббит, бронза, текстолит, специальный чугун.

Однако на Выставке достижений народного хозяйства СССР большой интерес новаторов производства вызвали новые виды подшипников скольжения, отмеченные целой серией авторских свидетельств. Их представил на ВДНХ СССР Институт механики металлополимерных систем Академии наук Белорусской ССР - один из участников большой экспозиции, посвященной 250-летию Академии наук СССР.

Научные сотрудники института применили для разработки подшипников современные материалы - пластмассы и получили совершенно новый комплекс свойств, отсутствовавших у прежних конструкций.

Сегодня мы знакомим молодых новаторов из отрядов НТТМ, энтузиастов внедрения новой техники с этими экспонатами ВДНХ СССР, открывающими большие возможности и резервы в экономии дефицитных металлов, повышении долговечности и надежности конструкций самых различных машин и приборов.

«КАЧЕЛИ» ТРЕНИЯ

Он словно техническая головоломка: и на вал не насажен, и в кольцо корпуса не запрессован - и в то же самое время про него можно с полным основанием сказать и первое, и второе.

Называется этот подшипник «самопроворачивающимся» (рис. 1). Он представляет собой полиамидную втулку с продольными внешними и внутренними канавками, которая устанавливается между валом и корпусом подшипника. Посадка скользящая, с небольшими зазорами. В этих зазорах и свойствах полиамидной пластмассы кроется главный секрет подшипника. А заключается он вот в чем.

1 - полиамидная втулка; 2 - вал; 3 - корпус подшипника; е - зазор между втулкой и корпусом; е1 - зазор между втулкой и валом.

В начальный период работы этого узла скольжение происходит по внутренней поверхности втулки: она неподвижно упирается в корпус, и в ней скользит, вращаясь, вал - «работает» зазор «е1» (см. рис. 1). Но вот от трения температура внутренних поверхностей втулки возрастает, происходит их расширение, зазор «е1» исчезает - втулка «схватывается» с валом и начинает вращаться вместе с ним, скользя своей внешней поверхностью внутри корпуса подшипника: «заработал» зазор «е».

В этом режиме вращение идет также до критического нагрева трущейся наружной поверхности втулки, и то время как внутренняя, «прижавшись» к валу, остывает. Снова наступает момент смены трущихся пар:втулка «упирается» в корпус подшипника, а вал получает возможность вращаться внутри ее.

Смена режимов работы полиамидного подшипника происходит, таким образом, автоматически, чередуясь в этих своеобразных «качелях» трения в зависимости от нарастания или снижения температуры в зоне трущихся поверхностей.

Такое чередование способствует отводу излишков тепла с подшипника через металлические элементы: то на вал, то на корпус. Благодаря этому увеличивается износостойкость и долговечность подшипника, который может успешно работать без смазки.

ЗАМОК ИЗ «ЛЕПЕСТКОВ»

Чтобы повысить технологичность сборки и разборки узла трения, в котором в качестве подшипника используется полиамидная втулка, белорусские ученые предложили оригинальную ее конструкцию, исключающую необходимость запрессовки или использования каких-либо упоров, ограничительных шайб и других вспомогательных деталей.

1 - полиамидная втулка; 2 - секционно-лепестковый бортик; 3 - сплошной ограничительный бортик; 4 - корпус узла трения с подшипником (в сборе).

Для фиксации втулки в узлах трения и предотвращения ее осевого смещения этот полиамидный цилиндр имеет два торцовых ограничительных бортика. Один из них - с проточкой и прорезями, которые делят его на отдельные секторы, соединяющиеся с рабочей частью эластичными ножками - «лепестками». Сжатый до минимального диаметра, такой секционно-«лепестковый» бортик свободно проходит посадочное место. С легким щелчком «лепестки» распрямляются, минуя край корпуса, и, словно замок, защелкиваются снаружи, образуя второй бортик. За счет этого обеспечивается надежная фиксация втулки в корпусе узла трения.

«МЯГКИЙ» ПОДШИПНИК

Среди пластмасс с небольшим коэффициентом трения и высокой износостойкостью поликапроамид самый упругий. Это его качество было успешно использовано для создания необычного «мягкого» подшипника скольжения. Он незаменим для быстро вращающихся валов, где по условиям работы требуется высокая демпфирующая способность узла трения.

Амортизационные свойства подшипника усиливаются особенностями его конструкции. Она довольно проста, несмотря на кажущуюся сложность: такой подшипник может быть изготовлен в обычной пресс-форме.

Его корпус образует два кольца. Внутреннее разрезано на несколько секторов, каждый из которых соединен с наружным кольцом зигзагообразной ножкой, имеющей разную толщину. Такое устройство позволяет компенсировать большие динамические воздействия во всех направлениях. Кроме того, посаженный без зазора, «внатяг», «мягкий» подшипник благодаря пружинящим ножкам несущих секторов будет, несмотря на частичный износ трущейся поверхности, так же плотно облегать вал.

При работе без смазки можно на вал установить лопасти: прогоняя воздух через подшипник, они будут обеспечивать его охлаждение.

СОЮЗ ДЕРЕВА И ПОЛИМЕРА

Они напоминают браслеты: в желтоватое, словно слоновая кость, кольцо из полимера темно-коричневыми квадратиками инкрустации «врезаны» небольшие брусочки дерева. Такие наборные подшипники наиболее эффективны в крупногабаритных узлах трения, особенна там, где есть контакт с абразивно-агрессивными средами и где другие материалы оказываются недолговечными.

Подшипники состоят из деревянных вкладышей, обращенных торцом к рабочей поверхности и скрепленных термопластичным полимером:отходы капрона, поли-

формальдегида, полипропилена. Вкладыши изготовлены также из отходов деревообрабатывающих производств, поэтому подшипники получаются намного дешевле традиционных, а служат дольше. Немаловажно, что их конструкция позволяет упростить и автоматизировать производство, а значит, увеличить производительность труда.

В институте разработана и технология изготовления целиком деревянных подшипников. Здесь создан для этого специальный материал АПД-1, представляющий собой прессованную древесину, наполненную в горячем виде тугоплавкой смазкой из моторного масла и порошка полиэтилена. Такая пропитка, заполняя капиллярную систему заготовки, резко повышает термостабильность антифрикционвых свойств древесины. Подшипники из материала АПД-1 работают на самосмазке.

На гомельских предприятиях, например, новые подшипники используются в узлах трения различных транспортеров вместо шарикоподшипников № 204. Это упростило конструкцию узла, сделало ненужными крышку и корпус подшипника, что экономит по две с половиной тонны металла на каждой тысяче подшипников. Срок службы узла увеличился в 2 раза.

Производство подшипников скольжения из материала АПД-1 может быть организовано на любом лесозаготовительном, деревообрабатывающем и аналогичных им предприятиях из брусковых отходов производства, чти даст немалый экономический эффект.

Л. П. ИВЕРШИНА

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.